DE102012208207A1 - Ground conductor connection system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäuseabschirmung insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen, bevorzugt Kraftfahrzeugen, bei der ein Masseleiter mit einem insbesondere Aluminium aufweisenden oder aus Aluminium bestehenden Gehäuse verbunden wird. Ein erfindungsgemäßer Verbindungsmechanismus umfasst ein Gehäuse, das insbesondere aus einer Aluminiumlegierung besteht, und einen Masseleiter mit einem mit dem Gehäuse verbindbaren Kontaktelement, insbesondere einem Kabelschuh oder einer Hülse. Der Masseleiter ist in eine Ausnehmung des Gehäuses eingeführt und form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden.The present invention relates to a housing shield, in particular for use in vehicles, preferably motor vehicles, in which a ground conductor is connected to a housing which, in particular, comprises or consists of aluminum. A connection mechanism according to the invention comprises a housing, which in particular consists of an aluminum alloy, and a ground conductor with a contact element that can be connected to the housing, in particular a cable lug or a sleeve. The ground conductor is inserted into a recess in the housing and is connected to the housing in a form-fitting, force-fitting and / or material fit.
Description
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäuseabschirmung insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen, bevorzugt Kraftfahrzeugen, bei der ein Masseleiter mit einem insbesondere Aluminium aufweisenden oder aus Aluminium bestehenden Gehäuse verbunden wird.The present invention relates to a housing shield, in particular for use in vehicles, preferably motor vehicles, in which a ground conductor is connected to a particular aluminum-containing or aluminum housing.
2. Stand der Technik2. State of the art
Es ist allgemein bekannt, zur Verbindung von elektrischen Geräten geschirmte Leitungen zu verwenden, wobei die Abschirmung beispielsweise als ein Schirmgeflecht um die Leitung vorgesehen ist. Um das Schirmgeflecht mit einem Gehäuse zu verbinden, in das die Leitung eingeführt wird, muss das Schirmgeflecht freigelegt und beispielsweise mit einem Kabelschuh am Gehäuse angebracht werden.It is well known to use shielded wires for connecting electrical equipment, the shield being provided, for example, as a braid around the wire. In order to connect the shield braid to a housing into which the cable is inserted, the braided shield must be exposed and attached to the housing, for example with a cable lug.
Im Falle eines Potentialausgleichleiters wird dieser zur Verbindung mit einem Leiterbauteil mit Klemmhülsen oder Kabelschuhen versehen, und die Klemmhülsen bzw. Kabelschuhe werden beispielsweise mittels Schraubklemmen am Leiterbauteil befestigt.In the case of a potential equalization conductor, this is provided for connection to a conductor component with clamping sleeves or cable lugs, and the clamping sleeves or cable lugs are attached, for example by means of screw terminals on the conductor member.
Ferner ist als Stand der Technik ein abgeschirmter Stecker gemäß der
Als weiterer Stand der Technik ist die
Bei einem Einführen des Kabelendes in ein Gehäuse eines elektrischen Geräts ist es notwendig, die Abschirmung des Kabels mit der Gehäusewand zu verbinden. Hierzu wird eine Unterziehhülse auf die isolierte elektrische Leitung aufgeschoben, wobei der Schaft der Unterziehhülse eine runde Schaftöffnung aufweist, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der elektrischen Leitung. Für ein Einschieben des Schafts unter die Abschirmung des Kabels ist der Außendurchmesser der Unterziehhülse ausreichend klein, um den Schaft der Unterziehhülse zwischen die Abschirmung und die elektrische Leitung des Kabels zu schieben. Alternativ wird die Außenisolierung im Bereich der Schirmkontaktierung entfernt und eine Stützhülse auf das Schirmgeflecht aufgebracht, wobei ein Bereich des Schirmgeflechts umgelegt wird, so dass die Stützhülse zwischen zwei Lagen des Schirmgeflechts angeordnet ist. Anschließend wird das Schirmgeflecht mit der Stützhülse verpresst.When inserting the cable end into a housing of an electrical device, it is necessary to connect the shield of the cable with the housing wall. For this purpose, a sheath is pushed onto the insulated electrical line, wherein the shank of the sheath has a round shaft opening whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the electrical line. For insertion of the shank under the shield of the cable, the outer diameter of the sheath is sufficiently small to push the shaft of the sheath between the shield and the electrical lead of the cable. Alternatively, the outer insulation is removed in the region of the shielding contact and a support sleeve is applied to the braided screen, wherein a region of the braided shield is folded over so that the support sleeve is arranged between two layers of the braided shield. Subsequently, the braid is pressed with the support sleeve.
Allerdings weist die beschriebene Vorrichtung die Nachteile auf, dass sich ändernde Umgebungseinflüsse nicht kompensiert werden können und darüber hinaus der Übergangswiderstand zwischen der Unterziehhülse, dem Befestigungselement und der Vorrichtung relativ hoch sein dürfte. Ferner wurde die mangelnde Haftfähigkeit von Klebstoffen auf Silikonleitungen, die häufig für HV-Anwendungen verwendet werden, nicht berücksichtigt. Darüber hinaus kann durch Bewegungen der Unterziehhülse aufgrund von Vibrationen oder Temperaturschwankungen ein sogenannter „Pumpeffekt” am Schirmmaterial entstehen, sodass Wasser angesaugt wird und eine Dichtigkeit folglich nicht gewährleistet werden kann.However, the device described has the disadvantages that changing environmental influences can not be compensated and moreover the contact resistance between the under-sleeve, the fastening element and the device should be relatively high. Furthermore, the lack of adhesiveness of silicone line adhesives commonly used for HV applications has not been considered. In addition, due to movements of the lower sleeve due to vibrations or temperature fluctuations, a so-called "pumping effect" on the screen material arise, so that water is sucked in and a tightness can not be guaranteed consequently.
Der Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, dass eine EMV-dichte Kontaktierung (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit), bei der der Massekontakt und die Leitung zusätzlich vor einem Eindringen von Wasser geschützt werden, nicht möglich ist. Dies ist jedoch insbesondere bei Randbedingungen erforderlich, wie sie im Automobilbereich durch Vibrationen und Querkräfte verursacht werden. Auch muss beachtet werden, dass bei herkömmlichen Massekontaktierungen im Telekommunikationsbereich aufgrund der verwendeten Materialien (Kupferleiter bzw. verzinnte Kupferleiter) und der entsprechenden Spannung im Bereich bis zu 24 V keine besondere Ausgestaltung notwendig ist. Hier reichen zur Leitungsdurchführung beispielsweise Tüllen oder Schraubdichtungen aus, wobei zur Masseverbindung auch Massebolzen vorgesehen sein können.The disadvantage of the known solutions is that an EMC-dense contacting (EMC = electromagnetic compatibility), in which the ground contact and the line are additionally protected against ingress of water, is not possible. However, this is especially necessary for boundary conditions, such as those caused by vibrations and lateral forces in the automotive sector. It should also be noted that in conventional grounding in the telecommunications sector due to the materials used (copper conductor or tinned copper conductor) and the corresponding voltage in the range up to 24 V no special design is necessary. For example, grommets or screw-type seals are sufficient here for conducting the line, with grounding bolts also being able to be provided for ground connection.
Die Vorrichtung der
3. Gegenstand der Erfindung 3. Subject of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Verbindungsmechanismus für einen Masseleiter an einem Gehäuse zu schaffen, der eine Öffnung eines Gehäuses gegen Medieneintritt abgedichtet und eine lückenlose Schirmung der stromtragenden Teile innerhalb und außerhalb des Gehäuses gewährleistet.The object of the present invention is to provide a connection mechanism for a ground conductor to a housing which seals an opening of a housing against media entry and ensures a gapless shielding of the current-carrying parts inside and outside of the housing.
Die genannte Aufgabe wird durch den Gegenstand nach Schutzanspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The above object is achieved by the subject of
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, einen Anbindungsmechanismus für einen Masseleiter an einem Gehäuse bereitzustellen, der eine EMV-Schirmung des Gehäuses sicherstellt und darüber hinaus das Eindringen von Medien, insbesondere Wasser, verhindert. Hierbei kann der Masseleiter separat oder als Schirmgeflecht einer Leitung vorgesehen sein. Der Masseleiter kann auch als massiver Leiter ausgeführt sein. Das Gehäuse besteht dabei vorzugsweise aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Aluminium. Es ist jedoch auch denkbar, dass es sich bei dem Material des Gehäuses um ein Hybridbauteil handelt, das beispielsweise in einer Sandwichbauweise eine elektrisch leitende Schicht umfasst einen eingelegten Rahmen oder ein umspritztes Gitter, die von einem Kunststoff umgeben ist. Darüber hinaus wäre ein leitfähiger Kunststoff denkbar, der beispielsweise aus einer Kunststoffmatrix mit Carbon-Nanotubes, Metallpartikeln und/oder Nanometalle versehen ist. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um ein Steckergehäuse, ein Verteilergehäuse oder ein sonstiges Gehäuse zum Umgeben von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten handeln.The central idea of the present invention is to provide a connection mechanism for a ground conductor to a housing, which ensures an EMC shielding of the housing and, moreover, prevents the penetration of media, in particular water. In this case, the ground conductor can be provided separately or as braided shield of a line. The ground conductor can also be designed as a solid conductor. The housing is preferably made of a conductive material, such. As aluminum. However, it is also conceivable that the material of the housing is a hybrid component which, for example, in a sandwich construction, an electrically conductive layer comprises an inserted frame or an overmolded grid, which is surrounded by a plastic. In addition, a conductive plastic would be conceivable, which is provided for example of a plastic matrix with carbon nanotubes, metal particles and / or nanometals. The housing may, for example, be a plug housing, a distributor housing or another housing for surrounding electrical and / or electronic components.
Beispielsweise ist am Gehäuse eine Sacklochbohrung vorhanden, in der das Kontaktelement formschlüssig und/oder stoffschlüssig, also beispielsweise mittels Reibschweißen und/oder Pressen, mit dem Gehäuse verbunden wird. ausschließlich um eine Bohrung handeln. Der Begriff steht hier vielmehr als in die Tiefe endende Ausnehmung, ähnlich eines Sacklochs, wobei die Ausnehmung und/oder Öffnung die Wandung des Gehäuses nicht durchdringt. Als Alternative zur Bohrung kann ein Hohlzylinder am Gehäuse angeordnet, oder die Ausnehmung mittels Materialabtrag, bspw. durch Laserbearbeitung, hergestellt sein. Gemäß dieser Ausführungsform wird keine Öffnung zum Gehäuse bereitgestellt, weshalb ein Eindringen von Medien nicht stattfinden kann. Die stoffschlüssige Verbindung am Grund der Sacklochbohrung stellt eine sichere Verbindung zwischen Masseleiter und Gehäuse bereit. Als Masseleiter könnte vorzugsweise eine Aluminiumleitung oder eine Kupferleitung verwendet werden. Bei der Verwendung einer Kupferleitung ist es jedoch vom Vorteil, wenn die Verbindung zur Vermeidung einer elektrochemischen Korrosion abgedichtet wird.For example, a blind hole is provided on the housing, in which the contact element is positively and / or materially connected, so for example by friction welding and / or pressing, connected to the housing. to trade only one hole. The term is here rather than in the depth-ending recess, similar to a blind hole, wherein the recess and / or opening does not penetrate the wall of the housing. As an alternative to the bore, a hollow cylinder can be arranged on the housing, or the recess can be produced by material removal, for example by laser processing. According to this embodiment, no opening is provided to the housing, so that penetration of media can not take place. The cohesive connection at the bottom of the blind hole provides a secure connection between ground conductor and housing ready. As the ground conductor, an aluminum line or a copper line could preferably be used. When using a copper line, however, it is advantageous if the connection is sealed to prevent electrochemical corrosion.
Selbstverständlich muss es sich bei der Sacklochbohrung nicht Wird jedoch eine Durchgangsöffnung vorgesehen, so kann diese in einer Ausführungsform in zumindest einem Abschnitt derart dimensioniert sein, dass in diesem Abschnitt ein Spaltmaß zwischen dem Kontaktelement und dem Gehäuse minimiert vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das Kontaktelement in die Durchgangsöffnung als Passung eingebracht ist. Hierdurch wird jeweils die Öffnung bereits durch den Masseleiter weitestgehend wieder verschlossen.Of course, it must not be provided in the blind hole but a through hole, it may be dimensioned in one embodiment in at least one section such that in this section a gap between the contact element and the housing is minimized, preferably wherein the contact element in the Passage opening is introduced as a fit. As a result, in each case the opening is already largely closed by the ground conductor again.
Ferner könnte der Masseleiter über ein Plättchen an einer Innenseite des Gehäuses angebunden werden, wobei das Plättchen insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Auf diese Weise wird ein guter Kontakt zwischen Masseleiter und Gehäuse bereitgestellt. Das Plättchen kann beispielsweise durch Verschweißen mit dem Gehäuse verbunden sein. Je Beschaffung des Gehäuses können auch andere Ausgestaltungen des Plättchens vorgesehen sein. Handelt es sich beispielsweise um ein vernickeltes Gehäuse, könnte sich die Verwendung eines Plättchens, wie oben beschrieben, als überflüssig erweisen, so dass das Plättchen durch die Beschichtung substituiert wird.Furthermore, the ground conductor could be connected via a small plate on an inner side of the housing, wherein the plate is made in particular of copper or a copper alloy. In this way, a good contact between ground conductor and housing is provided. The plate may be connected, for example, by welding to the housing. Depending on the procurement of the housing, other configurations of the small plate may be provided. For example, if it is a nickel-plated housing, the use of a wafer as described above may prove unnecessary, such that the wafer is substituted by the coating.
Falls das Plättchen jedoch direkt an das Aluminiummaterial des Gehäuses angeordnet ist, müssen entsprechende Vorkehrungen zur Vermeidung der Kontaktkorrosion sowie zur Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen einem bspw. Kupferplättchen und dem Aluminiummaterial des Gehäuses hinsichtlich des Aufbrechens der Oxidschicht des Aluminiums getroffen werden.However, if the wafer is placed directly against the aluminum material of the housing, appropriate precautions must be taken to avoid contact corrosion and to establish a secure connection between, for example, copper wafers and the aluminum material of the housing with respect to breaking up the oxide layer of the aluminum.
Ist der Masseleiter als Schirmgeflecht vorgesehen, so kann an einem solchen Kabel eine Hülse aufgebracht und mit dem Schirmgeflecht verbunden werden. Die Hülse selbst, die ein-oder mehrteilig sein kann, wird dann beispielsweise mit dem Gehäuse verpresst. Hierdurch werden eine feste Verbindung und ein sicherer Kontakt bereitgestellt. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Hülse in das Gehäuse eingeschraubt, mit diesem Verschweißt, während der Gehäuseherstellung mit diesem hergestellt, insbesondere eingegossen, und/oder in sonstiger Weise form- und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist.If the ground conductor is provided as a shielding braid, a sleeve can be applied to such a cable and connected to the braided shielding. The sleeve itself, which may be one or more parts, is then pressed, for example, with the housing. This provides a strong connection and secure contact. Alternatively, it can be provided that the sleeve is screwed into the housing, with this welded, while the housing production made with this, in particular cast, and / or otherwise positively and / or materially connected to the housing.
Die Verbindung zwischen dem Masseleiter und der Hülse kann beispielsweise mittels Verpressen, Verschweißen, Verlöten, Verkleben und/oder in einer Kombination daraus hergestellt werden. Selbstverständlich können sonstige form- und/oder stoffschlüssige Verbindungsmöglichkeiten in Betracht gezogen werden.The connection between the ground conductor and the sleeve can be made for example by means of pressing, welding, soldering, gluing and / or in a combination thereof. Of course, other form and / or cohesive connection options are considered.
Die Hülse kann dabei aus einem leitfähigen Material, vorzugsweise aus Messing, mit verzinnter, versilberter oder vergoldeten Oberfläche hergestellt sein. Es ist jedoch auch denkbar, ein Material mit hoher Härte und vorzugsweise weicher Oberfläche zu verwenden.The sleeve can be made of a conductive material, preferably made of brass, with tinned, silvered or gold-plated surface. However, it is also conceivable to use a material with high hardness and preferably soft surface.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments
Nachfolgend werden anhand von Beispielen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described by way of examples.
In der in
Das Kontaktelement
Neben der Abdichtung gegen Medieneintritt kann durch diese Geometrie gleichzeitig die Schirmung der im Gehäuse enthaltenen stromtragenden Teile hergestellt werden. Da das Aluminiumgehäuse auch ansonsten gegen Medieneintritt abgedichtet ist, ist innerhalb des Gehäuses
Das am Kontaktelement
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird das Kontaktelement
In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Kabel
Das Kabel
Die Schirmung wird durch die Verwendung eines metallischen Kontaktelements
Bei Verwendung einer Steckeraufnahme
Das Kabel wird in den Bereich der Öffnung
Die Innenfläche der Hülse
Eine Isolierhülse
In dem nach außen weisenden Bereich der Öffnung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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